[交通运输]第5章 机械加工工艺规程的制定1.ppt

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1、第一节 概述,工艺规程：是规定产品或零部件制造过程和操作方法等的工艺文件，它是企业生产中的指导性技术文件。 机械加工工艺规程的主要作用如下： 机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。 是组织生产、进行计划调度的依据。 是新建工厂（或车间）的基本技术文件。,第五章 机械加工工艺规程的制定,机械加工工艺规程的种类,机械加工工艺过程卡 机械加工工序卡 检验工序卡 自动、半自动机床的调整卡,产品的全套技术文件，包括图纸、质量标准等。 生产纲领 毛坯图及毛坯制造方法。 本厂（车间）的生产条件。 各种技术资料（手册、标准等）。,制订机械加工工艺规程的原始资料,基本原则：在一定的生产条件下，以最少的劳动消

2、耗和最低的费用，按计划加工出符合图纸要求的零件。 制订零件机械加工工艺规程的步骤： 分析图纸，了解零件的功用与技术要求，确定工艺措施 审查零件的工艺性、校核尺寸链等 根据生产纲领和产品特性确定零件生产类型,制订机械加工工艺规程的原则及步骤,确定毛坯制造方法 拟定工艺路线：加工路线（方法）、加工阶段、工序顺序等 确定各工序所用机床、工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具等） 工序设计：定工序尺寸及公差等 确定切削用量、工时定额 技术经济分析 编制工艺文件,第二节 工艺路线的拟订,工艺路线的拟定是设计工艺规程过程中最重要的一步。需要顺序完成以下工作： 选择定位基准 表面加工方法的选择 加工阶段的划分 工

3、序的集中与分散 工序先后顺序的安排 机床与工艺设备的选择,一、 定位基准的选择,粗基准 工件加工的第一道工序中采用的定位基准，是毛坯上未经加工的表面。 精基准 在后续的工序中若使用经过加工的表面作为定位基准，则其为精基准。 有时工件上没有能作为定位基准用的恰当表面，这时就必须在工件上专门设置或加工出定位基面，这种基面称为辅助基面，例如轴的中心孔。,粗基准的选择,重点考虑：不加工表面与加工表间的相互位置精度；各加工表面有足够的余量。,如左图，1表面无需加工，若用三爪夹盘夹持外圆，外圆与主轴同轴，加工内孔2，则1、2是同轴的，或者说粗加工后壁厚是均匀的； 如果，用四爪夹盘夹持外圆，用内孔找正，则内

4、圆与主轴同轴，加工内孔时，加工余量均匀，但加工后壁厚不匀，且内外面不同轴。,1）若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。 2）在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应该以加工余量最小的表面作为粗基准。,选择粗基准的基本原则,选择粗基准的基本原则,3）在与2）相同的前提条件下，若零件上有的表面不需加工，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准，以满足加工后工件壁厚均匀、外形对称等要求。,4）便于装夹：选用粗基准的表面应尽量平整光洁，不应有飞边、浇口、冒口及其他缺陷，这样可减小定位误差，并能保证零件夹紧可靠。,粗基准

5、一般只使用一次。但是当毛坯是精密铸件或精密锻件时，毛坯的质量很高，如果工件的精度要求不高，这时可以重复使用某一粗基准。,选择粗基准的基本原则,精基准的选择,精基准的选择应从保证零件的加工精度、特别是加工表面的相互位置精度来考虑，同时也要照顾到装夹方便，夹具结构简单，因此，选择精基准一般应遵循下列原则：,1.“基准重合”原则,应尽量选用设计基准和工序基准作为定位基准，这就是基准重合原则。如果加工的是最终工序，所选择的定位基准应与设计基准重合；若是中间工序，应尽可能采用工序基准作为定位基准，以消除基准不重合误差。,2.“基准统一”原则,应尽可能选择加工工件多个表面时都能使用的定位基准作为精基准，即

6、遵循基准统一的原则。这样便于保证各加工面间的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并简化夹具的设计和制造。,3.“互为基准”原则,当两个表面相互位置精度以及它们自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可以采取互为精基准的原则，反复多次进行精加工。,4.“自为基准”原则,有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，在加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准，即遵循自为基准的原则，而该表面与其他表面之间的位置精度则由先行的工序保证。,自为基准的实例：浮动铰刀铰孔； 圆拉刀拉孔； 无心磨床磨外圆； 垳磨头垳孔等；,5、辅助基准,二、表面加工方法选择,根据加工表面的加工精度和表面粗糙度要求确定最终加工方法

7、。然后再逐一选定该表面各有关前道工序的加工方法。,选择加工方法应考虑零件的结构、加工表面的特点和材料等因素,选择加工方法要考虑到生产率和经济性,考虑工厂现有设备和技术的发展 。,1. 外圆表面的加工,方框内的精度和粗糙度为加工经济精度,1. 外圆表面的加工,1)粗车：适于加工未淬硬的各种金属； 2)粗车半精车：粗车后，再半精车，适于不淬硬件。 3)粗车半精车粗磨：用于加工淬硬件，也可用于加工质量要求较高的末淬火件、铸铁件等。但有色金属不宜采用。 4)粗车半精车粗磨精磨：两道磨削工序，能得到高的加工质量，适用范围同第3方案。 5)粗半精车粗磨精磨研磨或其他超精加工：满足质量要求极高的加工要求，不

8、适于有色金属等韧性材料的加工。 6)粗车半精车精车：适用于有色金属加工。 7)粗半精精车金刚车(细车)：适于有色金属加工。,2.孔的加工,1:钻孔扩孔粗铰精铰 孔径80mm)加工。 3:粗镗半精镗精镗：毛坯上有底孔且孔径较大 (一般80mm)的孔加工。 4:粗镗半精镗精镗粗磨精磨：适于经淬硬零件的孔加工，也可用于铸铁及未经淬火的零件的孔加工。但磨孔效率较低，技术难度较大。 5:钻孔扩钻拉削： 适用于车上各种零件的大批量生产。零件材料既可为未经淬火钢、铸铁，也可为有色金属。但孔的长径比不宜过大，一般为1/4-1/3。,3.平面加工,1.粗车半精车精车磨削：用于与圆柱面相垂直的平面，常和外圆加工在

9、同一序内完成。 2.粗刨 (粗铣) 精刨 (精铣) 刮研：用于加工未淬硬的平面，可得较小的表面粗糙度值。 3.粗刨 (粗铣) 精刨 (精铣) 宽刀精刨：用于批量较大的生产。 4.粗刨(粗铣)精刨(精铣)粗磨精磨：用于零件精度要求很高和在加工过程中需淬硬的平面加工。 5.铣粗拉精拉：用于大批大量汽车零件生产或对平面面积较小的不淬火平面的加工。 6.粗铣精铣精磨研磨抛光：用于精度要求特高的平面。对零件研磨加工时，形状简单的小件可用机械研磨。形状较复杂，体积较大的零件，一般只能用手工研磨。,三.加工阶段的划分,粗加工阶段,光整加工阶段,精加工阶段,半精加工阶段,切除大量多余材 料,主要提高生产 率。

10、,完成次要表面加工 (钻、攻丝、铣键槽 等).主要表面达到一 定要求，为精加工 作好余量准备安排 在热处理前。,主要表面达到 图纸要求。,进一步提高尺寸精度 降低粗糙度，但不能 提高形状、位置精度,1、保证加工质量 2、合理使用设备 3、便于安排热处理工序 4、便于及时发现毛坯缺陷 5、避免重要表面损伤。,四. 工序划分：工序集中、工序分散。,1、工序集中：将工件的加工集中在少数几道工序内完成。每道工序的加工内容较多。减少装夹次数,保证各表面间位置公差。便于采用高生产率的机床。,2.工序分散:将工件的加工分散在较多的工序内进行。每道工序的加工内容很少，最少时仅一个简单工步。,3.发展趋势:工序

11、集中（？）,但过度集中会产生问题。例如：机床结构复杂，同时工作的刀具增多，调整维护不便；机床停车、换刀时间损失增加，影响生产率。,五、加工顺序的安排,退火:用于高碳钢、 合金钢等,降低硬度, 便于切削； 正火:用于低碳钢, 提高硬度,便于切削； 调质:淬火后高温 回火.,位置：粗加工前 目的：改善切削性能，消除内应力,位置：半精加工后，精加工前 目的:提高强度,硬度,位置:粗加工前,后，半精加工后,精加工前 目的：消除内应力，防止 变形、开裂。,淬火,渗碳,氮化等,自然时效 人工时效,3.辅助工序的安排,金属镀层 非金属镀层 氧化膜,位置:工艺过程最后 目的：美观,位置：去毛刺、倒钝锐边应在淬

12、火前 目的：安全,位置:粗加工后,关键工序后、送往外车间加工前后、 零件全部加工结束之后 目的：质量控制。,质量检验 特种检验 （无损探伤、 磁力探伤、 水压、超 速试验）,去毛刺,倒钝 锐边; 去磁; 清洗; 涂防锈油;,第三节 工序具体内容的确定,拟定了零件的工艺路线后，其中的机加工序还有如下工作要进行 ： 加工余量的确定； 工序尺寸与公差的确定； 机床及工艺装备的选择和设计； 切削用量的选择； 工时定额的制定。,一.加工余量的概念,总加工余量,总加工余量为各工序余量之和,工序余量,总加工余量是指零件加工过 程中，某加工表面所切去的 金属层总厚度。是毛坯尺寸 与零件图样的设计尺寸之差。,工

13、序余量:一道工序内切除的 金属层厚度,为相邻两工序的 工序尺寸之差。,双边余量 单边余量,外表面工序余量 内表面工序余量,外表面（轴）工序余量 内表面（孔）工序余量,图5-11 双边余量,最小工序余量,工序余量变化范围,最大工序余量,基本（公称）余量Z：相邻工序的公称工序尺寸之差 工序余量公差z：由于工序尺寸有公差，故工序余量也有最大、最小值和变化范围。设第i 工序的尺寸公差为Ti，最大尺寸为Limax，最小尺寸为Limin，对外表面加工有：,结论：本工序余量公差=本工序尺寸公差+上工序尺寸公差,正确确定加工余量，是制定工艺流程的主要任务之一。加工余量太小保证不了去除缺陷层，影响加工精度和表面

14、质量；太大费工费料，甚至有可能破坏本欲保留的金属层。 影响确定加工余量的因素主要有： 上道工序的表面粗糙度和表面缺陷层； 上道工序的尺寸误差与形状误差； 上道工序各表面间相互位置的偏差； 本道工序的定位误差、夹具制造误差等。,工序余量用经验估算或查表、分析计算等方法确定。查表法所用到的各种加工方法的推荐加工余量可见有关工艺手册。,二、工序尺寸与公差的确定,工序尺寸：是零件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸，通常为加工面至工序（定位）基准面之间的尺寸。用前述公式（例如：Li=Li-1z)计算。 工序尺寸公差：是允许的工序尺寸变动范围，通常根据加工方法的经济加工精度确定公差等级，根据基本尺寸确定上

15、下偏差的具体数值（即尺寸公差）。 一般，毛坯尺寸采用双边公差； 其它工序尺寸采用单边公差，按“入体原则”标注 入体原则：一个极限偏差为零，另一个极限偏差在实体所在的那边。如对外表面，上偏差为零，下偏差为负；对内表面，下偏差为零，上偏差为正。,当工序（定位）基准与设计基准重合时，工序尺寸的确定方法是： 1、选择工艺路线，确定各工序； 2、查取各工序的加工余量、经济加工精度等级及相应的公差值、表面粗糙度值； 3、从最终工序开始向前推算，依次求得每道工序的工序尺寸及其公差。 如果基准不重合，需要用“工艺尺寸链”求工序尺寸及其公差。其方法在下一节介绍。,解：1、由于采用铸件，故毛坯可有孔；由于尺寸、精

16、度及粗糙度要求，最终工序采用浮动镗；据图5-8选取工艺路线为：粗-半精-精-浮动镗。 2、查取工序余量、经济加工精度、表面粗糙度。 3、计算工序尺寸。,例：轴套孔的加工，毛坯为铸件，尺寸与精度要求如图。试选择工艺路线、确定加工余量、经济加工精度的公差值、表面粗糙度。,3) 机床规格与工件的尺寸相适应,5)合理选用数控机床,2). 机床的生产率与生产类型相适应,1) 机床的精度应与要求的加工精度相适应,三、机床设备及工艺装备的选择,4)机床的选择应结合现场实际情况,一般： 单件小批:通用机床 工装； 大批大量:专机、 组机、专用工装. 数控机床:可用于各 种生产类型。 刀具尽可能用标准的。,1.

17、 选择机床设备的基本原则,1)单件小批:用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、虎钳、分度头等。有组合夹具站的可用组合夹具。,3)多品种中、小批生产:可采用可调夹具或成组夹具。,2)大批大量:为提高劳动生产率应采用专用高效夹具。,2. 工艺装备的选择,4)采用数控加工时夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工走刀（如碰撞等）。,夹具的选择,1、一般优先采用标准刀具。,3、刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。,2、若采用工序集中时，应采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。,4、数控加工对刀具的刚性及寿命要求较普通加工严格。应合理选择各种刀具、辅具（刀柄、刀套、夹头等）。,刀具的选择,1、

18、单件小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分尺和千分表等。,3、量具的精度必须与加工精度相适应。,2、大批大量生产应采用各种量规和高效的专用检验夹具和量仪等。,量具的选择,四、切削用量的确定,切削用量:切削速度、进给量和切削深度。 影响切削用量选择的因素: 1)刀具的材料结构形状以及刚度； 2)被加工零件材料及其切削性能、零件的形状和刚度 3)机床（设备）的性能、功率和刚度； 4)加工方法对加工精度及表面粗糙度的要求； 5)对生产率的要求等。 合理确定切削用量，对保证加工质量，提高生产 率及降低刀具的磨损等都有很大意义。确定切削用量 时，可参考有关资料，根据目前汽车的切削用量水平 进行。,

19、五.时间定额的确定,时间定额：在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间,1.基本时间Tb：直接用于改变工件的尺寸、形状或表面质量等所消耗的时间。,f进给量,mm/r; n工件转速,r/min; i进给次数； Z加工余量（双面）,mm ； ap切削深度，mm； L工作行程长度,mm； Lw工件加工长度,mm ； L0,Li-车刀切入量,切出量,mm,2)辅助时间Ta:工序中为实现工艺过程必须进行的各 辅助动作(如装卸工件,开停机床,改变切削用量,进退 刀具,测量工件等)所消耗的时间.基本时间和辅助时 间之和称为工序作业时间. 3)布置工作地时间Ts:为加工正常进行,工人用于

20、照管 工作地(更换刀具,润滑机床,清理切屑,收拾工具等） 所消耗的时间。按工序作业时间的=27估算。 4)休息与生理需要时间Tr:指工人在工作班内为恢复 体力和满足生理上的需要所消耗的时间.按工序作业时 间的=2%-4%估算。 上述四部分的时间之和称为单件工时定额,即:,5)准备与终结时间Te:成批生产中，工人为了生产一批工件而进行的准备和结束工作所消耗的时间。,如加工一批工件开始时，熟悉工艺文件，领取毛坯材料，安装刀具、夹具和调整机床等；加工一批工件结束时，需要拆卸和归还工艺装备，发送成品等。准备与终结时间对一批工件只消耗一次，工件批量n越大，分摊到每个工件上的准备与终结时间就越少，所以成批

21、生产时的单件计算定额Td为:,六.提高机械加工生产率的工艺措施,1.缩短基本时间,2. 缩减辅助时间、工作地点 服务时间、准备终结时间,3.实行多台机床看管,4.新工艺、特种工艺,5.应用成组技术,1)提高切削用量,但受到刀具寿命和机床刚度制约.2) 缩短工作行程长度.3)多件加工。,l) 直接缩减辅助时间 2) 使辅助时间与基本时间重合 3)减少换刀次数,缩减换刀时间 4)扩大零件生产批量减少调整机床,刀具和夹具的时间,单件小批中广泛采用数控和柔性制造系统及推广成组技术等,都可缩短单件时间,有效提高劳动生产率,第四节、工艺方案的技术经济分析,在满足所加工零件的技术要求和产品交货期的条件下，一

22、般可以拟定出几种工艺方案。为了选取在给定生产条件下最为经济的工艺方案，必须对可能的工艺方案做技术经济分析。 技术经济分析就是在所有可行的工艺方案中，比较不同方案的生产成本或其他技术经济指标（如，所需劳动量/件、年生产量/人、年产量/平米等）从中选出其中最为经济的加工方案。 工艺方案的技术经济分析可以分为两种情况：一是对不同工艺方案进行工艺成本的分析和比较；二是按照某些相对技术经济指标进行比较。,生产成本：制造一个零件或产品的一切费用的总和,行政管理人员的工资，厂房的折旧、维护费用，取暖、照明等费用,（一）生产成本、工艺成本,工艺成本=可变费用+不变费用,可变费用,不变费用,零件（或工序）的年工

23、艺成本e、单件工艺成本E，可用下式表示： E=NV C e=V+C/N 式中:E全年工艺成本，元/年； e 单件工艺成本，元件； N 年产量，件； V 可变费用，元件； C 不变费用，元。,E=NV C,e=V+C/N,1）如果两个工艺方案基本投资相近，用工艺成本作为评价它们经济性的重要依据。,a.若工艺方案只有少数工序有差异（设备类似），则用单件工艺成本作为依据进行分析评价。,根据N的不同，取e小的方案,（二）工艺方案经济性评定,b. 若工艺方案差异较大（设备不同），可对该零件的年工艺成本进行经济性分析。,根据N的不同，取E小的方案,2) 工艺方案基本投资相差较大（K1K2,但E1E2)，此

24、时单纯考虑工艺成本不够，要同时考虑工艺成本和基本投资回收期限进行经济性分析。,K1、K2两方案的基本投资,E1、E2两方案的年工艺成本,投资回收期,投资回收期设备的使用年限; 投资回收期市场对所生产的产品预计需求年限; 投资回收期满足规定的标准回收时限。一般专用工装（如夹具）的标准回收期限为23 年，专用机床为46 年。回收期愈短，则经济效果愈好,投资差额,年节省成本,第五节 制定机械加工工艺规程范例,一、审查零件图样,1.审查零件图样的完整性,视图完整、正确，尺寸、公差及技术要求合理、齐全。,2.审查零件图样的完整性及零件的工艺性,零件的结构特点：盘类零件； 零件结构的合理； 零件表面的加工工艺的成熟性：有无特殊加工要求；,二、毛坯选择,据受力和工况,分析零件应具有的功能:强度和冲击韧性,据受材料和形状分析，确定零件毛坯形状；,三、定位基准的选择,径向基准：孔；轴向基准：端面；,(1)粗基准的选择 ：直径为90mm的外圆和端面；,(2)精基准的选择 ：孔、外圆和端面；,四、零件表面的加工方法选择和工艺路线制定,材料：45#； 批量：成批生产； 作业：5-9，5-11,制定图示小轴的工艺路线,